(57)【要約】【課題】  半導体素子における多層絶縁膜の密着具合に関する正確な情報を得ることが出来る技術を提供することである。【解決手段】  積層膜における膜の密着力を測定する方法であって、  前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２に、各々、電流を流して前記導体間の膜Ｘに斥力を作用させる斥力作用工程と、  前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０に電流を流して抵抗値を測定する膜密着力測定工程とを有する。【選択図】  図１
2006286750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層膜における膜の密着力を測定する方法であって、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２に、各々、電流を流して前記導体間の膜Ｘに斥力を作用させる斥力作用工程と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０に電流を流して抵抗値を測定する膜密着力測定工程
とを有することを特徴とする膜密着力測定方法。
【請求項２】
積層膜における膜の密着力を測定する方法であって、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２に、各々、電流を流して前記導体間の膜Ｘに斥力を作用させる斥力作用工程と、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ３，Ｍ４（但し、導体Ｍ３，Ｍ４は導体Ｍ１，Ｍ２に略平行に設けられている。）に、各々、電流を流して前記導体間の膜Ｘに斥力を作用させる斥力作用工程と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０（但し、導体Ｍ０は導体Ｍ１，Ｍ２と導体Ｍ３，Ｍ４との間に設けられている。）に電流を流して抵抗値を測定する膜密着力測定工程
とを有することを特徴とする膜密着力測定方法。
【請求項３】
斥力作用工程の後に膜密着力測定工程があることを特徴とする請求項１又は請求項２の膜密着力測定方法。
【請求項４】
導体の周囲は絶縁材であることを特徴とする請求項１又は請求項２の膜密着力測定方法。
【請求項５】
密着力が測定される膜は絶縁膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２の膜密着力測定方法。
【請求項６】
積層膜における膜の密着力を測定する為の装置であって、
前記装置は、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０
とを有することを特徴とする膜密着力測定装置。
【請求項７】
積層膜における膜の密着力を測定する為の装置であって、
前記装置は、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２と、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ３，Ｍ４（但し、導体Ｍ３，Ｍ４は導体Ｍ１，Ｍ２に略平行に設けられている。）と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０（但し、導体Ｍ０は導体Ｍ１，Ｍ２と導体Ｍ３，Ｍ４との間に設けられている。）
とを有することを特徴とする膜密着力測定装置。
【請求項８】
導体の周囲は絶縁材であることを特徴とする請求項６又は請求項７の膜密着力測定装置。
【請求項９】
密着力が測定される膜は絶縁膜であることを特徴とする請求項６又は請求項７の膜密着力測定装置。
【請求項１０】
請求項６〜請求項９いずれかの膜密着力測定装置が組み込まれてなる電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子における多層膜の密着力を調べる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子にあっては、Ｓｉ基板上に幾つもの絶縁膜が積層されている。この積層された絶縁膜同士がしっかり密着しているか否かを知ることは非常に大事なことである。
【０００３】
そして、絶縁膜の密着力を調べる手段として、ナノスクラッチ（nano scratch）法や、４点曲げ（４ point bending）法が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような密着力測定法において作用させる剥離力はマクロ的な力であり、このような剥離の為の外力は現実に起き得る剥離力とは異なる場合が多いことが判って来た。
【０００５】
すなわち、ナノスクラッチ法や４点曲げ法で得られた情報と半導体素子の絶縁膜剥離に起因すると考えられる損傷情報との間に、しばしば、ズレが認められたのである。
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、半導体素子における多層絶縁膜の密着具合に関する正確な情報を得ることが出来る技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題は、積層膜における膜の密着力を測定する方法であって、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２に、各々、電流を流して前記導体間の膜Ｘに斥力を作用させる斥力作用工程と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０に電流を流して抵抗値を測定する膜密着力測定工程
とを有することを特徴とする膜密着力測定方法によって解決される。
【０００８】
特に、積層膜における膜の密着力を測定する方法であって、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２に、各々、電流を流して前記導体間の膜Ｘに斥力を作用させる斥力作用工程と、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ３，Ｍ４（但し、導体Ｍ３，Ｍ４は導体Ｍ１，Ｍ２に略平行に設けられている。）に、各々、電流を流して前記導体間の膜Ｘに斥力を作用させる斥力作用工程と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０（但し、導体Ｍ０は導体Ｍ１，Ｍ２と導体Ｍ３，Ｍ４との間に設けられている。）に電流を流して抵抗値を測定する膜密着力測定工程
とを有することを特徴とする膜密着力測定方法によって解決される。
【０００９】
上記膜密着力測定方法においては、斥力作用工程の後に膜密着力測定工程が実施されることが好ましい。
【００１０】
又、積層膜における膜の密着力を測定する為の装置であって、
前記装置は、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０
とを有することを特徴とする膜密着力測定装置によって解決される。
【００１１】
特に、積層膜における膜の密着力を測定する為の装置であって、
前記装置は、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ１，Ｍ２と、
前記積層膜における所定の膜Ｘを間に挟んで互いに略平行に設けられた導体Ｍ３，Ｍ４（但し、導体Ｍ３，Ｍ４は導体Ｍ１，Ｍ２に略平行に設けられている。）と、
前記積層膜の積層方向に沿って設けられた導体Ｍ０（但し、導体Ｍ０は導体Ｍ１，Ｍ２と導体Ｍ３，Ｍ４との間に設けられている。）
とを有することを特徴とする膜密着力測定装置によって解決される。
【００１２】
又、上記膜密着力測定装置が組み込まれてなる電子装置によって解決される。
【００１３】
上記の本発明において、導体の周囲は絶縁材である。密着力が測定される膜は絶縁膜である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、積層膜を剥離させる力として電磁誘導による斥力を用い、そして膜の剥離度（密着度）を膜積層方向に設けた導体の電流抵抗値によって調べるようにしたので、積層膜の剥離度（密着度）に関する正確な情報を手にすることが出来る。
特に、微細な剥離の程度も正確に知ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施形態の２層配線ＴＥＧ（Test
Element Group）の断面図である。
【００１６】
図１中、１は半導体素子のＳｉ基板、２はＳｉ基板１上に設けられた第１層目配線間絶縁膜、３は第１層目配線間絶縁膜２上に設けられた第１層目キャップ膜、４は第１層目キャップ膜３上に設けられた第１層目バリア絶縁膜、５は第１層目バリア絶縁膜４上に設けられたビア層絶縁膜、６はビア層絶縁膜５上に設けられたビア層キャップ膜、７はビア層キャップ膜６上に設けられたビア層バリア絶縁膜、８はビア層バリア絶縁膜７上に設けられた第２層目配線間絶縁膜、９は第２層目配線間絶縁膜８上に設けられた第２層目キャップ膜、１０は第２層目キャップ膜９上に設けられた第２層目バリア絶縁膜である。そして、これ等の構成は、従来の半導体素子においても良く知られたことであるから、詳細な説明は省略する。
【００１７】
１１ａは第１層目配線間絶縁膜２及び第１層目キャップ膜３中に設けられた第１層目金属配線である。１１ｂも第１層目配線間絶縁膜２及び第１層目キャップ膜３中に設けられた第１層目金属配線である。そして、第１層目金属配線１１ａと第１層目金属配線１１ｂとは平行に設けられたものである。又、本実施形態にあっては、第１層目金属配線１１ａ，１１ｂは、図１の紙面に対して垂直な方向に在るよう設けられたものである。尚、これ等の第１層目金属配線１１ａ，１１ｂの作成方法は、従来から良く知られているので、詳細な説明は省略される。
【００１８】
１２ａはビア層バリア絶縁膜７及び第２層目配線間絶縁膜８更に第２層目キャップ膜９中に設けられた第２層目金属配線である。１２ｂもビア層バリア絶縁膜７及び第２層目配線間絶縁膜８更に第２層目キャップ膜９中に設けられた第２層目金属配線である。そして、第２層目金属配線１２ａと第２層目金属配線１２ｂとは平行に設けられたものである。又、本実施形態にあっては、第２層目金属配線１２ａ，１２ｂは、図１の紙面に対して垂直な方向に在るよう設けられたものである。尚、これ等の第２層目金属配線１２ａ，１２ｂの作成方法も、従来から良く知られているので、詳細な説明は省略される。
【００１９】
１３ａは第１層目配線間絶縁膜２及び第１層目キャップ膜３中に設けられた抵抗測定用端子に繋がる第１層目金属配線であり、１３ｂはビア層バリア絶縁膜７及び第２層目配線間絶縁膜８更に第２層目キャップ膜９中に設けられた抵抗測定用端子に繋がる第２層目金属配線であり、第１層目金属配線１３ａと第２層目金属配線１３ｂとは、図１中、上下方向（膜の積層方向）において延びている金属配線１３ｃによって接続されている。
【００２０】
さて、上記のように構成させたものにおいて、今、第１層目金属配線１１ａ，１１ｂ、及び第２層目金属配線１２ａ，１２ｂに電流を流す。尚、この時の電流は、第１層目金属配線１１ａを流れる電流によって引き起こされる力と第２層目金属配線１２ａを流れる電流によって引き起こされる力とが反撥するものとなるよう、又、第１層目金属配線１１ｂを流れる電流によって引き起こされる力と第２層目金属配線１２ｂを流れる電流によって引き起こされる力とが反撥するものとなるように流される。すなわち、第１層目金属配線１１ａ，１１ｂと第２層目金属配線１２ａ，１２ｂとの間には、互いに、反発する方向の斥力が電磁誘導によって引き起こされる。通電する電流値を増して行くと、斥力は増加して行く。そして、斥力が膜剥離力の閾値を越える前後の時点から、第１層目キャップ膜３と第１層目バリア絶縁膜４との間、或いは第１層目バリア絶縁膜４とビア層絶縁膜５との間、若しくはビア層絶縁膜５とビア層キャップ膜６との間、又はビア層キャップ膜６とビア層バリア絶縁膜７との間で剥離が始まる。そして、剥離が始り掛けると、金属配線１３ｃにその影響が現われることから、第１層目金属配線１３ａと第２層目金属配線１３ｂとの間に通電して電気抵抗を測定していると、電気抵抗が上昇し始める。そして、金属配線１３ｃが断線した時点で電流が流れなくなる。
【００２１】
従って、電気抵抗の測定によって多層膜における膜の剥離の情報を手にすることが出来る。しかも、金属配線１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに流す電流は高精度に制御でき、即ち、膜の剥離に要する力を高精度で制御でき、かつ、膜剥離の程度を高精度で手にすることが出来、膜の剥離についての情報を詳しく手に出来る。
【００２２】
尚、上記の配線構造（膜剥離評価パターン）は、半導体素子における非活性領域や活性領域に特別に組み込まれたものでも良く、或いは一つのＳｉチップに特別に設けられたものでも良い。半導体素子中に組み込まれていた場合には、半導体素子の膜についての特性を知ることが出来るから、極めて好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の２層配線ＴＥＧの断面図
【符号の説明】
【００２４】
１              Ｓｉ基板
２              第１層目配線間絶縁膜
３              第１層目キャップ膜
４              第１層目バリア絶縁膜
５              ビア層絶縁膜
６              ビア層キャップ膜
７              ビア層バリア絶縁膜
８              第２層目配線間絶縁膜
９              第２層目キャップ膜
１０            第２層目バリア絶縁膜
１１ａ          第１層目金属配線（導体Ｍ１）
１１ｂ          第１層目金属配線（導体Ｍ３）
１２ａ          第２層目金属配線（導体Ｍ２）
１２ｂ          第２層目金属配線（導体Ｍ４）
１３ａ          第１層目金属配線
１３ｂ          第２層目金属配線
１３ｃ          金属配線（導体Ｍ０）
特許出願人  次世代半導体材料技術研究組合
代  理  人  宇      高        克      己
【図１】
2006286750.tif 000003